代数示例

$y = {(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}$

解题步骤 1

交换变量。

$x = {(2^{y} - 3)}^{\frac{1}{4}}$

解题步骤 2

求解 $y$ 。

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解题步骤 2.1

将方程重写为 ${(2^{y} - 3)}^{\frac{1}{4}} = x$ 。

${(2^{y} - 3)}^{\frac{1}{4}} = x$

解题步骤 2.2

将方程两边同时进行 $4$ 次方运算以消去左边的分数指数。

${({(2^{y} - 3)}^{\frac{1}{4}})}^{4} = x^{4}$

解题步骤 2.3

化简左边。

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解题步骤 2.3.1

化简 ${({(2^{y} - 3)}^{\frac{1}{4}})}^{4}$ 。

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解题步骤 2.3.1.1

将 ${({(2^{y} - 3)}^{\frac{1}{4}})}^{4}$ 中的指数相乘。

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解题步骤 2.3.1.1.1

运用幂法则并将指数相乘， ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ 。

${(2^{y} - 3)}^{\frac{1}{4} \cdot 4} = x^{4}$

解题步骤 2.3.1.1.2

约去 $4$ 的公因数。

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解题步骤 2.3.1.1.2.1

约去公因数。

${(2^{y} - 3)}^{\frac{1}{4} \cdot 4} = x^{4}$

解题步骤 2.3.1.1.2.2

重写表达式。

${(2^{y} - 3)}^{1} = x^{4}$

解题步骤 2.3.1.2

化简。

$2^{y} - 3 = x^{4}$

解题步骤 2.4

求解 $y$ 。

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解题步骤 2.4.1

在等式两边都加上 $3$ 。

$2^{y} = x^{4} + 3$

解题步骤 2.4.2

取方程两边的自然对数从而去掉指数中的变量。

$\ln (2^{y}) = \ln (x^{4} + 3)$

解题步骤 2.4.3

通过将 $y$ 移到对数外来展开 $\ln (2^{y})$ 。

$y \ln (2) = \ln (x^{4} + 3)$

解题步骤 2.4.4

将 $y \ln (2) = \ln (x^{4} + 3)$ 中的每一项除以 $\ln (2)$ 并化简。

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解题步骤 2.4.4.1

将 $y \ln (2) = \ln (x^{4} + 3)$ 中的每一项都除以 $\ln (2)$ 。

$\frac{y \ln (2)}{\ln (2)} = \frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 2.4.4.2

化简左边。

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解题步骤 2.4.4.2.1

约去 $\ln (2)$ 的公因数。

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解题步骤 2.4.4.2.1.1

约去公因数。

$\frac{y \ln (2)}{\ln (2)} = \frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 2.4.4.2.1.2

用 $y$ 除以 $1$ 。

$y = \frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 3

使用 $f^{- 1} (x)$ 替换 $y$ ，以得到最终答案。

$f^{- 1} (x) = \frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 4

验证 $f^{- 1} (x) = \frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}$ 是否为 $f (x) = {(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}$ 的反函数。

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解题步骤 4.1

要验证反函数，请检查 $f^{- 1} (f (x)) = x$ 和 $f (f^{- 1} (x)) = x$ 是否成立。

解题步骤 4.2

计算 $f^{- 1} (f (x))$ 。

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解题步骤 4.2.1

建立复合结果函数。

$f^{- 1} (f (x))$

解题步骤 4.2.2

通过将 $f$ 的值代入 $f^{- 1}$ 来计算 $f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}})$ 。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{\ln ({({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}})}^{4} + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.3

化简分子。

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解题步骤 4.2.3.1

化简每一项。

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解题步骤 4.2.3.1.1

将 ${({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}})}^{4}$ 中的指数相乘。

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解题步骤 4.2.3.1.1.1

运用幂法则并将指数相乘， ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ 。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{\ln ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4} \cdot 4} + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.3.1.1.2

约去 $4$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.3.1.1.2.1

约去公因数。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{\ln ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4} \cdot 4} + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.3.1.1.2.2

重写表达式。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{\ln ((2^{x} - 3) + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.3.1.2

化简。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{\ln (2^{x} - 3 + 3)}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.3.2

合并 $2^{x} - 3 + 3$ 中相反的项。

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解题步骤 4.2.3.2.1

将 $- 3$ 和 $3$ 相加。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{\ln (2^{x} + 0)}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.3.2.2

将 $2^{x}$ 和 $0$ 相加。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{\ln (2^{x})}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.4

通过将 $x$ 移到对数外来展开 $\ln (2^{x})$ 。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{x \ln (2)}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.5

约去 $\ln (2)$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.5.1

约去公因数。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = \frac{x \ln (2)}{\ln (2)}$

解题步骤 4.2.5.2

用 $x$ 除以 $1$ 。

$f^{- 1} ({(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}) = x$

解题步骤 4.3

计算 $f (f^{- 1} (x))$ 。

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解题步骤 4.3.1

建立复合结果函数。

$f (f^{- 1} (x))$

解题步骤 4.3.2

通过将 $f^{- 1}$ 的值代入 $f$ 来计算 $f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)})$ 。

$f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}) = {(2^{\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}} - 3)}^{\frac{1}{4}}$

解题步骤 4.3.3

化简每一项。

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解题步骤 4.3.3.1

使用换底公式 $\frac{\log_{b} (x)}{\log_{b} (a)} = \log_{a} (x)$ 。

$f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}) = {(2^{\log_{2} (x^{4} + 3)} - 3)}^{\frac{1}{4}}$

解题步骤 4.3.3.2

指数函数和对数函数互为反函数。

$f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}) = {(x^{4} + 3 - 3)}^{\frac{1}{4}}$

解题步骤 4.3.4

通过加上各项进行化简。

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解题步骤 4.3.4.1

合并 $x^{4} + 3 - 3$ 中相反的项。

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解题步骤 4.3.4.1.1

从 $3$ 中减去 $3$ 。

$f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}) = {(x^{4} + 0)}^{\frac{1}{4}}$

解题步骤 4.3.4.1.2

将 $x^{4}$ 和 $0$ 相加。

$f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}) = {(x^{4})}^{\frac{1}{4}}$

解题步骤 4.3.4.2

将 ${(x^{4})}^{\frac{1}{4}}$ 中的指数相乘。

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解题步骤 4.3.4.2.1

运用幂法则并将指数相乘， ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ 。

$f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}) = x^{4 (\frac{1}{4})}$

解题步骤 4.3.4.2.2

约去 $4$ 的公因数。

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解题步骤 4.3.4.2.2.1

约去公因数。

$f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}) = x^{4 (\frac{1}{4})}$

解题步骤 4.3.4.2.2.2

重写表达式。

$f (\frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}) = x$

解题步骤 4.4

由于 $f^{- 1} (f (x)) = x$ 和 $f (f^{- 1} (x)) = x$ ，因此 $f^{- 1} (x) = \frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}$ 为 $f (x) = {(2^{x} - 3)}^{\frac{1}{4}}$ 的反函数。

$f^{- 1} (x) = \frac{\ln (x^{4} + 3)}{\ln (2)}$

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